BR112021004487A2 - detection by means of ultrasound of flooded element - Google Patents

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Abstract

A presente invenção refere-se a sistema sensor (10) para detectar se água ou ar está presente em elemento oco, compreendendo primeira montagem de sensor acústico montada em primeiro alojamento (20) colocado em um lado do elemento oco, segunda montagem de sensor acústico montada em segundo alojamento (30) colocado no lado oposto do elemento oco em relação ao primeiro alojamento (20), unidade de controle (40) conectada à primeira e/ou segunda montagens de sensores, e onde a primeira e segunda montagens de sensores e unidade de controle (40) são dotadas de alimentação de energia. Cada uma das primeira e segunda montagens de sensores compreende conjunto de sondas (60) conectadas à eletrônica para transmitir e receber sinais, e onde alojamentos (20, 30) compreendem meios de fixação para conectar alojamentos (20, 30) e, portanto, sondas (60), ao elemento oco. A unidade de controle (40) compreende microcontrolador, software para controlar e coordenar transmissão e recepção de sinais entre sondas (60) montadas na primeira e segunda montagens de sensores, e meios para gravar e registrar dados gerados pelas montagens de sensores. Um método para detectar se água ou ar está presente em elemento oco também faz parte da invenção.The present invention relates to sensor system (10) for detecting whether water or air is present in hollow element, comprising first acoustic sensor assembly mounted in first housing (20) placed on one side of hollow element, second acoustic sensor assembly mounted on a second housing (30) placed on the opposite side of the hollow element from the first housing (20), control unit (40) connected to the first and/or second sensor assemblies, and where the first and second sensor assemblies and control unit (40) are provided with power supply. Each of the first and second sensor assemblies comprises a set of probes (60) connected to electronics for transmitting and receiving signals, and where housings (20, 30) comprise fastening means for connecting housings (20, 30) and therefore probes (60), to the hollow element. The control unit (40) comprises microcontroller, software for controlling and coordinating transmission and reception of signals between probes (60) mounted on the first and second sensor assemblies, and means for recording and recording data generated by the sensor assemblies. A method of detecting whether water or air is present in a hollow element is also part of the invention.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DETECÇÃO POR MEIO DE ULTRASSOM DE ELEMENTO INUNDADO ". IntroduçãoDescriptive Report of the Patent of Invention for "DETECTION BY ULTRASOUND OF FLOODED ELEMENT". Introduction

[001] A presente invenção define um sistema e método não invasivos para detectar se um elemento oco é inundado e, mais especificamente, a uma montagem de sensor acústico adequada para ser colocada no elemento oco para monitorar por longos períodos de tempo. Fundamento[001] The present invention defines a non-invasive system and method to detect if a hollow element is flooded and, more specifically, to an acoustic sensor assembly suitable to be placed in the hollow element to monitor for long periods of time. foundation

[002] Construções de aço podem sofrer corrosão com o tempo. Para construções de aço costa afora (offshore) com elementos ocos que são expostos à água por longos períodos de tempo, é vital ser possível monitorar e detectar se água penetrou em áreas onde não deveria. O elemento oco pode ser, por exemplo, um tubo que normalmente é preenchido com ar. Um exemplo de uma construção de aço que compreende tubos expostos ao rompimento por água pode ser encontrado em instalações costa afora abaixo da linha d´água. A detecção de elementos tubulares inundados em tal construção é vital para evitar acidentes graves.[002] Steel constructions can corrode over time. For offshore steel buildings with hollow elements that are exposed to water for long periods of time, it is vital to be able to monitor and detect if water has penetrated into areas where it should not be. The hollow element can be, for example, a tube that is normally filled with air. An example of a steel construction comprising pipes exposed to disruption by water can be found in offshore installations below the waterline. The detection of flooded tubular elements in such a construction is vital to avoid serious accidents.

[003] Existem vários métodos e sistemas diferentes para detectar se água está presente dentro de um tubo. Alguns sistemas são instalados de modo permanente no ou a um tubo a ser monitorado, enquanto outros são conectados ao tubo em um período em que medições são realizadas. Esse último é a solução mais econômica, pois pode ser movido de um tubo para outro, mas não é necessariamente a solução mais robusta.[003] There are several different methods and systems to detect if water is present inside a tube. Some systems are permanently installed in or to a pipe to be monitored, while others are connected to the pipe at a time when measurements are taken. The latter is the most economical solution as it can be moved from one tube to another, but it is not necessarily the most robust solution.

[004] O uso de métodos não invasivos para detectar se água ou ar está presente em um tubo é bem conhecido. A maioria das soluções da técnica anterior está usando transdutores acústicos colocados em um lado de um tubo, e onde estes transmitem sinais de ultrassom e recebem os sinais refletidos do outro lado do tubo. Isso pode, no entanto, introduzir problemas relacionados ao desafio de alcançar um eco confiável da parede distal e, portanto, baixa precisão na detecção, uma vez que as ondas refletidas podem não alcançar o receptor e/ou podem estar ocultas no ruído.[004] The use of non-invasive methods to detect whether water or air is present in a tube is well known. Most prior art solutions are using acoustic transducers placed on one side of a tube, and where these transmit ultrasound signals and receive the reflected signals from the other side of the tube. This can, however, introduce problems related to the challenge of achieving a reliable echo from the distal wall and therefore poor detection accuracy as the reflected waves may not reach the receiver and/or may be hidden in noise.

[005] A US 4.445.363A descreve um dispositivo para detectar inundação de uma estrutura oca, como uma perna estrutural de uma plataforma costa afora, isto é, um tubo. O dispositivo compreende transdutores ultrassônicos para transmitir feixes pulsados de som ultrassônico para atravessar paredes opostas do tubo. Esta solução usa um princípio de medição semelhante ao descrito acima, ou seja, transmissor e receptor colocados no mesmo lado de um tubo. Portanto, apresenta os mesmos problemas relacionados ao risco de não obter um eco confiável da parede distal.[005] US 4,445,363A describes a device for detecting flooding of a hollow structure, such as a structural leg of an offshore platform, i.e. a tube. The device comprises ultrasonic transducers to transmit pulsed beams of ultrasonic sound to traverse opposite walls of the tube. This solution uses a measurement principle similar to that described above, ie transmitter and receiver placed on the same side of a pipe. Therefore, it presents the same problems related to the risk of not getting a reliable echo from the distal wall.

[006] De acordo com a presente invenção, uma primeira montagem de sensor acústico é colocada em um lado de um elemento oco, enquanto uma segunda montagem de sensor acústico é colocada no lado oposto do elemento oco. Os sinais acústicos são transmitidos de um lado do elemento oco e recebidos do outro lado do elemento oco.[006] According to the present invention, a first acoustic sensor assembly is placed on one side of a hollow element, while a second acoustic sensor assembly is placed on the opposite side of the hollow element. Acoustic signals are transmitted on one side of the hollow element and received on the other side of the hollow element.

[007] A DE 196 43 956 A1 descreve um transmissor ultrassônico e o receptor que são ajustados na parede externa de um vaso para controlar o nível de líquidos, como metais, plásticos, cerâmicas e semelhantes. Os transdutores são angulados e ajustados seja no mesmo lado ou em lados opostos do vaso.[007] DE 196 43 956 A1 describes an ultrasonic transmitter and receiver which are fitted on the outer wall of a vessel to control the level of liquids such as metals, plastics, ceramics and the like. The transducers are angled and adjusted either on the same side or opposite sides of the vessel.

[008] A EP 2327967 A1 descreve um sistema sensor de nível de líquido, que compreende uma guia de onda acústica de entrada, por exemplo, uma haste posicionada de modo que se estenda no líquido a ser sensoriado, a guia de onda de entrada sendo disposta para receber energia acústica, por exemplo, a partir de um gerador acústico; um sensor acústico anexado à guia de onda de saída para sensoriar energia acústica na guia de onda de saída, que foi transferida da guia de onda de entrada para a guia de onda de saídaa sendo acusticamente acoplado pelo líquido, e um processador disposto para processar características de temporização da energia acústica detectada, para determinar uma medida do nível de líquido. Esta configuração é diferente da presente invenção.[008] EP 2327967 A1 describes a liquid level sensor system comprising an input acoustic waveguide, for example a rod positioned so that it extends into the liquid to be sensed, the input waveguide being arranged to receive acoustic energy, for example, from an acoustic generator; an acoustic sensor attached to the output waveguide for sensing acoustic energy in the output waveguide, which has been transferred from the input waveguide to the output waveguide being acoustically coupled by the liquid, and a processor arranged to process characteristics timer of the detected acoustic energy to determine a measure of the liquid level. This configuration is different from the present invention.

[009] A WO 2012/067748 A2 descreve um sensor ultrassônico para detectar a presença ou ausência de um fluido aerado que inclui uma sonda que tem uma primeira porção e uma segunda porção oca. A sonda possui uma extremidade fechada na porção oca. A porção sólida e a porção oca definem uma interface entre as mesmas. Um elemento transdutor é montado na sonda em torno da porção sólida. O elemento transdutor é configurado para transmitir um sinal ultrassônico através da porção sólida para a porção oca, e para receber reflexões do sinal ultrassônico para determinar a presença ou ausência de um fluido e/ou um fluido aerado.[009] WO 2012/067748 A2 describes an ultrasonic sensor for detecting the presence or absence of an aerated fluid that includes a probe having a first portion and a second hollow portion. The probe has a closed end in the hollow portion. The solid portion and the hollow portion define an interface between them. A transducer element is mounted on the probe around the solid portion. The transducer element is configured to transmit an ultrasonic signal through the solid portion to the hollow portion, and to receive reflections from the ultrasonic signal to determine the presence or absence of a fluid and/or an aerated fluid.

[010] Mesmo que existam diferentes soluções para detectar a presença de fluido, incluindo uma solução onde um transmissor e um receptor são colocados em cada lado de um tubo, nenhuma delas descreve um sistema adequado para monitoramento por longo tempo de possível penetração de água em um elemento oco como um tubo, e fazendo isso com alta precisão. Os sistemas da técnica anterior são mais adequados para medições instantâneas.[010] Even though there are different solutions to detect the presence of fluid, including a solution where a transmitter and a receiver are placed on each side of a pipe, none of them describe a suitable system for long-term monitoring of possible water penetration into a hollow element like a tube, and doing it with high precision. Prior art systems are best suited for instantaneous measurements.

[011] O sistema sensor de acordo com a invenção é facilmente transportado e conectado a qualquer elemento oco, como um tubo a ser monitorado. O sistema pode ser conectado manualmente ou por meio de um ROV.[011] The sensor system according to the invention is easily transported and connected to any hollow element, such as a tube to be monitored. The system can be connected manually or via an ROV.

[012] Com um conjunto de sondas acústicas em ambos, no transmissor e no receptor, pode-se transmitir ultrassom através de um elemento oco ao longo de várias trajetórias ligeiramente diferentes e, ao analisar o resultado de tais recepções múltiplas, aumentar a probabilidade de detecção correta, por exemplo, se água ou ar está presente dentro de um tubo.[012] With a set of acoustic probes in both the transmitter and receiver, one can transmit ultrasound through a hollow element along several slightly different paths and, by analyzing the result of such multiple receptions, increase the probability of correct detection, for example, if water or air is present inside a tube.

[013] A presente invenção apresenta uma solução aperfeiçoada e versátil para detectar se um elemento oco foi preenchido com água. Se este for o caso, um alarme pode ser definido. A solução fornece medições precisas, é adequada para ser adaptada, e pode ser facilmente conectada e desconectada de um elemento oco por meio de um ROV. Breve descrição da invenção[013] The present invention presents an improved and versatile solution to detect whether a hollow element has been filled with water. If this is the case, an alarm can be set. The solution provides accurate measurements, is suitable for retrofitting, and can be easily connected and disconnected from a hollow element via an ROV. Brief description of the invention

[014] A invenção é definida por um sistema sensor para detectar se um elemento oco está inundado. Mais especificamente, fornece um método e sistema flexíveis para detectar se o elemento oco está cheio de água ou ar. A solução fornece medições precisas e é otimizada para ser conectada e desconectada do elemento oco por meio de um ROV.[014] The invention is defined by a sensor system to detect if a hollow element is flooded. More specifically, it provides a flexible method and system for detecting whether the hollow element is filled with water or air. The solution provides accurate measurements and is optimized to be connected and disconnected from the hollow element via an ROV.

[015] O sistema sensor para detectar se água ou ar está presente em um elemento oco compreende uma primeira montagem de sensor acústico montada em um primeiro alojamento colocado em um lado do elemento oco. O sistema sensor compreende ainda uma segunda montagem de sensor acústico montada em um segundo alojamento colocado no lado oposto do elemento oco em relação ao primeiro alojamento.[015] The sensor system to detect whether water or air is present in a hollow element comprises a first acoustic sensor assembly mounted in a first housing placed on one side of the hollow element. The sensor system further comprises a second acoustic sensor assembly mounted in a second housing placed on the opposite side of the hollow member from the first housing.

[016] O sistema sensor compreende ainda uma unidade de controle conectada à primeira e/ou segunda montagens de sensores. A primeira e a segunda montagens de sensores e a unidade de controle são ainda dotadas de alimentação de energia.[016] The sensor system further comprises a control unit connected to the first and/or second sensor assemblies. The first and second sensor assemblies and the control unit are further provided with power supply.

[017] De acordo com a invenção, cada uma das primeira e segunda montagens de sensores compreende um conjunto de sondas acústicas conectadas à eletrônica para transmitir e receber sinais, e onde os alojamentos compreendem meios de fixação para conectar as sondas ao elemento oco.[017] According to the invention, each of the first and second sensor assemblies comprises a set of acoustic probes connected to electronics to transmit and receive signals, and where the housings comprise fastening means to connect the probes to the hollow element.

[018] A referida unidade de controle compreende um microcontrolador e software para controlar e coordenar a transmissão e recepção de sinais entre as referidas sondas e meios para gravar e registrar dados gerados pelas montagens de sensores.[018] Said control unit comprises a microcontroller and software to control and coordinate the transmission and reception of signals between said probes and means to record and record data generated by the sensor assemblies.

[019] Outras características do sistema sensor são definidas nas reivindicações dependentes e serão descritas em detalhes na descrição detalhada abaixo.[019] Other features of the sensor system are defined in the dependent claims and will be described in detail in the detailed description below.

[020] A invenção é ainda definida por um método para detectar se água ou ar estão presentes em um elemento oco. O método é definido fornecendo uma primeira montagem de sensor que é montada em um primeiro alojamento e colocando-a em um lado do elemento oco e, em seguida, fornecendo uma segunda montagem de sensor que é montada em um segundo alojamento e colocando-a no lado oposto do elemento oco em relação ao primeiro alojamento. A próxima etapa é fornecer uma unidade de controle e conectá-la à primeira e/ou segunda montagens de sensores e fornecer alimentação de energia para as primeira e segunda montagens de sensores e a unidade de controle.[020] The invention is further defined by a method to detect whether water or air are present in a hollow element. The method is defined by providing a first sensor assembly that is mounted in a first housing and placing it on one side of the hollow element and then providing a second sensor assembly that is mounted in a second housing and placing it in the opposite side of the hollow element with respect to the first housing. The next step is to supply a control unit and connect it to the first and/or second sensor assemblies and supply power to the first and second sensor assemblies and the control unit.

[021] O método é caracterizado em fornecer um conjunto de sondas acústicas, conectadas à eletrônica para transmitir e receber sinais, na primeira e segunda montagens de sensores e conectar as sondas ao elemento oco, por meios de fixação compreendidos no primeiro e no segundo alojamentos.[021] The method is characterized in providing a set of acoustic probes, connected to electronics to transmit and receive signals, in the first and second sensor assemblies and connect the probes to the hollow element, by means of fastening included in the first and second housings .

[022] O método é ainda caracterizado por controlar e coordenar transmissão e recepção de sinais entre as referidas sondas por meio da unidade de controle, e gravar e registrar dados gerados pelas montagens de sensores. Outras características do método para detectar se água ou ar estão presentes em um elemento oco são definidas nas reivindicações dependentes, e serão descritas na descrição detalhada abaixo. Descrição detalhada da invenção[022] The method is further characterized by controlling and coordinating transmission and reception of signals between said probes through the control unit, and recording and recording data generated by the sensor assemblies. Other features of the method for detecting whether water or air is present in a hollow element are defined in the dependent claims, and will be described in the detailed description below. Detailed description of the invention

[023] A invenção que é apresentada nas reivindicações independentes e nas reivindicações dependentes, descrevendo alternativas da invenção, será agora descrita em detalhes com referência aos desenhos que ilustram exemplos de modalidades.[023] The invention which is presented in the independent claims and in the dependent claims, describing alternatives to the invention, will now be described in detail with reference to the drawings which illustrate examples of embodiments.

[024] A Figura 1A mostra os componentes principais compreendidos no sistema sensor;[024] Figure 1A shows the main components comprised in the sensor system;

[025] A Figura 1B ilustra o sistema sensor quando conectado a um elemento oco, como um tubo;[025] Figure 1B illustrates the sensor system when connected to a hollow element, such as a tube;

[026] A Figura 2 mostra o alojamento sustentando a montagem de sensor acústico, e[026] Figure 2 shows the housing supporting the acoustic sensor assembly, and

[027] A Figura 3 ilustra outra vista do alojamento mostrando as sondas e os meios de fixação.[027] Figure 3 illustrates another view of the housing showing the probes and the fastening means.

[028] O objetivo da presente invenção é fornecer uma solução aperfeiçoada e versátil para detectar/monitorar se água ou ar está presente em um elemento oco como, por exemplo, um tubo 15. Ou seja, se um elemento oco que normalmente é preenchido com ar foi enchido com água. A solução é adequada para monitoramento por longos períodos de tempo, por exemplo, meses ou anos.[028] The purpose of the present invention is to provide an improved and versatile solution to detect/monitor whether water or air is present in a hollow element such as a tube 15. That is, whether a hollow element that is normally filled with air was filled with water. The solution is suitable for monitoring for long periods of time, eg months or years.

[029] Na descrição detalhada que segue, um tubo 15 é usado como um exemplo de um elemento oco, onde o monitoramento de penetração de água é possibilitado pela presente invenção. A invenção é, no entanto, adequada para a detecção de rompimento por água em qualquer elemento oco como, por exemplo, um tanque ou recipiente.[029] In the detailed description that follows, a tube 15 is used as an example of a hollow element, where water penetration monitoring is enabled by the present invention. The invention is, however, suitable for detecting water breakage in any hollow element such as a tank or vessel.

[030] O sistema sensor 10 de acordo com a invenção compreende uma primeira montagem de sensor acústico montada em um primeiro alojamento 20 colocado em um lado de um tubo 15 a ser examinado. Compreende ainda uma segunda montagem de sensor acústico montada em um segundo alojamento 30 colocado em lados opostos do tubo 15 em relação ao primeiro alojamento 20.[030] The sensor system 10 according to the invention comprises a first acoustic sensor assembly mounted in a first housing 20 placed on one side of a tube 15 to be examined. It further comprises a second acoustic sensor assembly mounted in a second housing 30 placed on opposite sides of tube 15 relative to first housing 20.

[031] A primeira montagem de sensor e o primeiro alojamento 20 são de preferência idênticos à segunda montagem de sensor e ao segundo alojamento 30. O alojamento pode ser feito de qualquer material, como polioximetileno (POM) ou aço inoxidável à prova de ácido.[031] The first sensor assembly and the first housing 20 are preferably identical to the second sensor assembly and the second housing 30. The housing can be made of any material such as polyoxymethylene (POM) or acid-proof stainless steel.

[032] A primeira e/ou segunda montagens de sensores são conectadas a uma unidade de controle 40. Existem três configurações de conexão diferentes. A primeira modalidade é aquela em que a unidade de controle 40 está conectada a ambos, à primeira e segunda montagens de sensores acústicos. A segunda modalidade é aquela em que a unidade de controle 40 está conectada apenas à primeira montagem de sensor acústico. A terceira modalidade é aquela em que a unidade de controle 40 está conectada apenas à segunda montagem de sensor acústico.[032] The first and/or second sensor assemblies are connected to a control unit 40. There are three different connection configurations. The first mode is where the control unit 40 is connected to both the first and second acoustic sensor assemblies. The second embodiment is where the control unit 40 is connected only to the first acoustic sensor assembly. The third mode is where the control unit 40 is connected only to the second acoustic sensor assembly.

[033] Em uma modalidade, a unidade de controle 40 é fornecida como uma unidade externa separada do primeiro e do segundo alojamentos 20, 30 mantendo as montagens de sensores, como ilustrado nas figuras 1A e 1B.[033] In one embodiment, the control unit 40 is provided as an external unit separate from the first and second housings 20, 30 maintaining the sensor assemblies, as illustrated in figures 1A and 1B.

[034] As figuras ilustram ainda a referida modalidade, onde a unidade de controle 40 está conectada a ambos, à primeira e segunda montagens de sensores acústicos. Como mencionado, a unidade de controle 40 pode ser conectada apenas à primeira ou segunda montagens de sensores.[034] The figures further illustrate said modality, where the control unit 40 is connected to both the first and second assemblies of acoustic sensors. As mentioned, the control unit 40 can only be connected to the first or second sensor assemblies.

[035] Nesta configuração, a montagem de sensores que não está conectada à unidade de controle 40 transmitirá sinais em intervalos regulares, enquanto a outra montagem de sensores que está conectada à unidade de controle 40 recebe e interpreta os sinais.[035] In this configuration, the sensor assembly that is not connected to the control unit 40 will transmit signals at regular intervals, while the other sensor assembly that is connected to the control unit 40 receives and interprets the signals.

[036] Em uma modalidade, a unidade de controle 40 é integrada no primeiro alojamento 20 ou no segundo alojamento 30. A unidade de controle 40 é então conectada (por fio) ao montagem de sensores com o qual está compartilhando o alojamento.[036] In one embodiment, the control unit 40 is integrated into the first housing 20 or the second housing 30. The control unit 40 is then connected (by wire) to the sensor assembly with which it is sharing the housing.

[037] Cada alojamento 20, 30 é de preferência feito estanque à água e pressão. As Figuras 2 e 3 ilustram exemplos de um alojamento feito com uma parte superior e uma parte inferior. A montagem de sensor acústico é montada no espaço disponível dentro do alojamento e um conjunto de vedação é fornecido entre as partes superior e inferior do alojamento.[037] Each housing 20, 30 is preferably made watertight and pressure-tight. Figures 2 and 3 illustrate examples of a housing made with an upper and a lower part. The acoustic sensor assembly is mounted in the available space within the housing and a seal assembly is provided between the top and bottom of the housing.

[038] As montagens de sensores e a unidade de controle 40 são todas dotadas de uma alimentação de energia, como baterias. A alimentação de energia também pode ser fornecida por meio de cabos ou uma combinação.[038] The sensor assemblies and control unit 40 are all provided with a power supply such as batteries. Power supply can also be provided through cables or a combination.

[039] Cada uma das primeira e segunda montagens de sensores compreende um conjunto de sondas acústicas 60 conectadas à eletrônica para transmitir e receber sinais . Em uma modalidade, as sondas 60 se projetam alguns mm através dos alojamentos 20, 30, conforme ilustrado na figura 2. O número de sondas incluídas no conjunto de sondas 60 pode variar de acordo com a aplicação e a precisão de medição necessárias. É suficiente com apenas uma sonda, mas mais sondas 60 fornecem uma maior probabilidade de detecção correta. A Figura 3 mostra três sondas que são suficientes para fornecer um suporte mecânico estável e conexão acústica ao tubo 15.[039] Each of the first and second sensor assemblies comprises a set of acoustic probes 60 connected to electronics to transmit and receive signals. In one embodiment, probes 60 protrude a few mm through housings 20, 30, as illustrated in figure 2. The number of probes included in probe set 60 may vary depending on the application and the measurement accuracy required. It is sufficient with just one probe, but more probes 60 provide a greater probability of correct detection. Figure 3 shows three probes that are sufficient to provide stable mechanical support and acoustic connection to tube 15.

[040] Em uma modalidade, as sondas são conectadas a e integradas como parte da placa de base 55 sem se projetar através da placa de base 55. Em outra modalidade, as sondas 60 são parafusos que correm através da placa de base 55, e onde cada parafuso é vedado à placa de base 55 com um anel-O.[040] In one embodiment, the probes are connected to and integrated as part of the baseplate 55 without protruding through the baseplate 55. In another embodiment, the probes 60 are screws that run through the baseplate 55, and where each screw is sealed to the baseplate 55 with an o-ring.

[041] Cada alojamento 20, 30 compreende ainda meios de fixação para conectar as sondas 60 ao tubo 15. A Figura 2 ilustra que quatro ímãs 50 estão conectados a um alojamento, e sendo usados como meios de fixação. Além disso, um alojamento também pode ser preso a um tubo por meio de cintas ou suportes especiais. Um alojamento também pode compreender uma alça 70. Isto é prático quando uma pessoa, por exemplo, um mergulhador, está conectando um alojamento a um tubo 15.[041] Each housing 20, 30 further comprises attachment means to connect the probes 60 to the tube 15. Figure 2 illustrates that four magnets 50 are connected to a housing, and being used as attachment means. In addition, a housing can also be attached to a tube by means of special straps or brackets. A housing may also comprise a handle 70. This is practical when a person, for example a diver, is connecting a housing to a tube 15.

[042] Em uma modalidade, o alojamento compreende meios de conexão adequados para interação com um ROV que está transportando e conectando um alojamento a um tubo.[042] In one embodiment, the housing comprises connection means suitable for interacting with an ROV that is carrying and connecting a housing to a pipe.

[043] As Figuras 2 e 3 mostram ainda uma conexão de fio de entrada 65 usada para conectar a montagem de sensor montada em um alojamento 20, 30 à unidade de controle.[043] Figures 2 and 3 further show an input wire connection 65 used to connect the sensor assembly mounted in a housing 20, 30 to the control unit.

[044] O ângulo das sondas 60 em relação a um alojamento pode ser otimizado de acordo com o diâmetro do tubo 15 ao qual deve ser conectado. Cada sonda 60 pode, portanto, ser inclinada em uma direção ligeiramente diferente uma em relação à outra para transferência ideal de energia acústica.[044] The angle of probes 60 relative to a housing can be optimized according to the diameter of tube 15 to which it is to be connected. Each probe 60 can therefore be tilted in a slightly different direction relative to one another for optimal transfer of acoustic energy.

[045] Em uma modalidade da invenção, as sondas 60 compreendem transdutores de ultrassom piezelétricos que operam a 1 MHz. Em outra modalidade, cada sonda pode compreender transdutores de ultrassom piezelétricos que operam em diferentes frequências, por exemplo, entre 0,5 - 5 MHz. Transdutores magneto- estrictivos podem ser usados em vez de transdutores piezelétricos, ou uma combinação de transdutores magneto-estrictivos e piezelétricos pode ser usada.[045] In one embodiment of the invention, the probes 60 comprise piezoelectric ultrasound transducers operating at 1 MHz. In another embodiment, each probe may comprise piezoelectric ultrasound transducers operating at different frequencies, for example, between 0.5 - 5 MHz. Magnetostrictive transducers can be used in place of piezoelectric transducers, or a combination of magnetostrictive and piezoelectric transducers can be used.

[046] Em uma modalidade, cada sonda 60 é fornecida com um material que proporciona conexão acústica ou acoplamento ideal entre uma sonda 60 e o tubo 15. Uma pasta para fornecer acoplamento ideal acústico ideal ao tubo 15 pode ainda ser aplicada entre a extremidade das sondas 60 e o tubo 15. Isto é particularmente vantajoso quando o sistema é usado para medição em tubos que não estão submersos em água.[046] In one embodiment, each probe 60 is provided with a material that provides an acoustic connection or ideal coupling between a probe 60 and tube 15. A paste to provide ideal acoustic coupling to tube 15 can further be applied between the end of the tubes. probes 60 and tube 15. This is particularly advantageous when the system is used for measuring in tubes that are not submerged in water.

[047] A unidade de controle 40 descrita acima é o meio principal para controlar sinais transmitidos entre as sondas 60 compreendidas nas montagens de sensores acústicos no primeiro e segundo alojamentos 20, 30. Para fazer isso, a unidade de controle 40 é conectada à dita eletrônica para transmitir e receber sinais na primeira e/ou segunda montagens de sensores. A unidade de controle 40 compreende um microcontrolador e software para controlar e coordenar a transmissão e recepção de sinais entre as referidas sondas 60 e meios para gravar e registrar dados gerados pelos montagens de sensores.[047] The control unit 40 described above is the main means for controlling signals transmitted between the probes 60 comprised in the acoustic sensor assemblies in the first and second housings 20, 30. To do this, the control unit 40 is connected to said electronics for transmitting and receiving signals in the first and/or second sensor assemblies. The control unit 40 comprises a microcontroller and software for controlling and coordinating the transmission and reception of signals between said probes 60 and means for recording and recording data generated by the sensor assemblies.

[048] A unidade de controle 40 pode, em uma modalidade, compreender ainda um transmissor para transmitir sinais para outro local. Este pode ser um local remoto ou próximo.[048] The control unit 40 may, in one embodiment, further comprise a transmitter to transmit signals to another location. This can be a remote or close location.

[049] Em uma modalidade, o transmissor é um transmissor óptico, por exemplo, transmissor IR, adaptado para transferir sinais ópticos através de uma janela instalada na unidade de controle 40 para um ROV. Esta modalidade é adequada para transferir sinais a pedido por meio de um ROV que se posicione perto da referida janela usada para transferir sinais ópticos.[049] In one embodiment, the transmitter is an optical transmitter, eg, IR transmitter, adapted to transfer optical signals through a window installed in control unit 40 to an ROV. This mode is suitable for transferring signals on demand by means of an ROV that is positioned close to said window used to transfer optical signals.

[050] Em uma modalidade, o transmissor está se comunicando com um local remoto por meio de um modem acústico local e um remoto.[050] In one modality, the transmitter is communicating with a remote location through a local and a remote acoustic modem.

[051] A invenção é ainda definida por um método para detectar se água ou ar estão presentes em um elemento oco, por exemplo, um tubo. O método compreende várias etapas, em que as etapas iniciais estão fornecendo uma primeira montagem de sensor que é montada em um primeiro alojamento 20 e colocando-o em um lado do elemento oco e fornecendo uma segunda montagem de sensor que é montada em um segundo alojamento 30 e colocando-o no lado oposto do elemento oco em relação ao primeiro alojamento 20. A próxima etapa é fornecer uma unidade de controle 40 e conectá-la à primeira e/ou segunda montagens de sensores e fornecer alimentação de energia para as primeira e segunda montagens de sensores e a unidade de controle 40.[051] The invention is further defined by a method to detect whether water or air are present in a hollow element, for example, a tube. The method comprises several steps, where the initial steps are providing a first sensor assembly that is mounted in a first housing 20 and placing it on one side of the hollow element and providing a second sensor assembly that is mounted in a second housing 30 and placing it on the opposite side of the hollow element from the first housing 20. The next step is to provide a control unit 40 and connect it to the first and/or second sensor assemblies and provide power supply to the first and second sensor mounts and the control unit 40.

[052] O método é caracterizado em fornecer um conjunto de sondas 60, conectadas à eletrônica para transmitir e receber sinais, nas primeira e segunda montagens de sensores e, em seguida, conectar as sondas 60 ao elemento oco por meios de fixação compreendidos no primeiro e segundo alojamentos 20, 30.[052] The method is characterized in providing a set of probes 60, connected to the electronics to transmit and receive signals, in the first and second sensor assemblies and then connect the probes 60 to the hollow element by means of fastening included in the first and second accommodations 20, 30.

[053] A próxima etapa é controlar e coordenar transmissão e recepção de sinais entre as referidas sondas 60 por meio da unidade de controle 40 e gravar e registrar dados gerados pelas montagens de sensores. Isso pode ser realizado, por exemplo, permitindo que o controlador 40 envie um comando para a montagem de sensor, instruindo-o a transmitir um pulso na sonda 1 e enviar um comando para a montagem de sensor, instruindo-o a receber dados da sonda 1 e transferir o resultado para a unidade de controle 40.[053] The next step is to control and coordinate transmission and reception of signals between said probes 60 through the control unit 40 and record and record data generated by the sensor assemblies. This can be accomplished, for example, by allowing the controller 40 to send a command to the sensor assembly, instructing it to transmit a pulse on probe 1 and sending a command to the sensor assembly, instructing it to receive data from the probe. 1 and transfer the result to the control unit 40.

[054] Em uma modalidade, sinais são transmitidos de cada sonda 60 na primeira montagem de sensor e os sinais transmitidos de cada sonda 60 são recebidos em cada sonda 60 na segunda montagem de sensor. Isso significa que os sinais de uma sonda em um conjunto de sondas na primeira montagem de sensor são recebidos sucessivamente em cada sonda 60 compreendida na segunda montagem de sensor.[054] In one embodiment, signals are transmitted from each probe 60 in the first sensor assembly and signals transmitted from each probe 60 are received in each probe 60 in the second sensor assembly. This means that signals from a probe in a set of probes in the first sensor assembly are successively received in each probe 60 comprised in the second sensor assembly.

[055] Quando, por exemplo, três sondas, por exemplo, T1, T2 e T3, são usadas como transmissores na primeira montagem de sensor, e três sondas, por exemplo, R1, R2 e R3, são usadas como receptores na segunda montagem de sensor, um sinal pode ser transmitido da sonda T1 e este sinal pode ser recebido em todas as sondas R1, R2 e R3. Então, um sinal pode ser transmitido da sonda T2, o qual é recebido em todas as sondas 60 na segunda montagem de sensor. Por fim, um sinal é transmitido de T3, que é recebido em todas as sondas 60 na segunda montagem de sensor. Desta forma, sinais transmitidos seguirão nove trajetórias diferentes.[055] When, for example, three probes, for example, T1, T2 and T3, are used as transmitters in the first sensor assembly, and three probes, for example, R1, R2 and R3, are used as receivers in the second assembly sensor, a signal can be transmitted from probe T1 and this signal can be received on all probes R1, R2 and R3. Then, a signal can be transmitted from probe T2, which is received on all probes 60 in the second sensor assembly. Finally, a signal is transmitted from T3, which is received on all probes 60 in the second sensor assembly. In this way, transmitted signals will follow nine different paths.

[056] A unidade de controle 40 que está conectada às três sondas de transmissão e três sondas de recepção, irá coletar e registrar dados relacionados com as nove trajetórias diferentes a partir das montagens de sensores no primeiro e segundo alojamentos 20 a 30.[056] The control unit 40 that is connected to the three transmit probes and three receive probes, will collect and record data related to the nine different trajectories from the sensor assemblies in the first and second housings 20 to 30.

[057] Para melhorar a precisão nas medições, todo o procedimento descrito acima pode ser repetido em ordem inversa, ou seja, a segunda montagem de sensores transmite sinais, enquanto a primeira montagem de sensores recebe sinais. Um total de 18 trajetos de sinal diferentes são então produzidos.[057] To improve measurement accuracy, the entire procedure described above can be repeated in reverse order, that is, the second sensor assembly transmits signals, while the first sensor assembly receives signals. A total of 18 different signal paths are then produced.

[058] O trajeto de sinal primário usado para detectar água, por exemplo, em um tubo é a trajetória em linha reta de uma sonda de transmissão para uma sonda de recepção, ou seja, através do lúmen do tubo. No entanto, uma onda acústica pode encontrar seu caminho da sonda de transmissão para a sonda de recepção através da parede de aço do tubo, mesmo se o tubo estiver cheio de ar. Tal onda pode ser refletida para frente e para trás entre as superfícies interna e externa da parede do tubo. A distância do transmissor ao receptor será maior do que a linha reta, mas uma vez que a velocidade do som no aço é maior do que aquela na água, essa onda indesejada poderia chegar antes de uma onda de trajetória reta desejada correspondente através da água. Esse falso sinal de alarme não pode ser facilmente discriminado de um verdadeiro sinal de água.[058] The primary signal path used to detect water, for example, in a tube is the straight-line path from a transmit probe to a receive probe, ie, through the lumen of the tube. However, an acoustic wave can find its way from the transmit probe to the receive probe through the steel wall of the tube, even if the tube is filled with air. Such a wave can be reflected back and forth between the inner and outer surfaces of the tube wall. The distance from the transmitter to the receiver will be greater than the straight line, but since the speed of sound in steel is greater than that in water, this unwanted wave could arrive earlier than a corresponding desired straight-path wave through water. This false alarm signal cannot be easily discriminated from a true water signal.

[059] Em uma modalidade do método, análise estatística é realizada em dados registrados para melhorar os resultados de detecção de água ou ar. Isso é especialmente útil quando vários trajetos de sinal são produzidos e registrados. Análise estatística pode aumentar a probabilidade de identificação correta de água ou ar e reduzir o risco de falsos alarmes.[059] In one embodiment of the method, statistical analysis is performed on recorded data to improve water or air detection results. This is especially useful when multiple signal paths are produced and recorded. Statistical analysis can increase the probability of correctly identifying water or air and reduce the risk of false alarms.

[060] Diferentes tipos de sinais podem ser transmitidos através das sondas 60. Exemplos são sinais de trem de pulso tendo uma única frequência de, por exemplo, 1 MHz. Pode ser, alternativamente, um pulso que carrega mais informações, como um pulso "chirp" ou uma combinação de diferentes tipos de pulsos. O objetivo é aumentar a probabilidade de detecção correta da presença de água e minimizar o risco de alarmes falsos.[060] Different types of signals can be transmitted through the probes 60. Examples are pulse train signals having a single frequency of, for example, 1 MHz. chirp" or a combination of different types of pulses. The objective is to increase the probability of correct detection of the presence of water and to minimize the risk of false alarms.

[061] Em uma modalidade, um alarme que indica quebra por água pode ser armazenado na unidade de controle 40 e transferido para uma unidade de leitura quando solicitado a transferir dados, por exemplo, através de um modem óptico.[061] In one modality, an alarm indicating water breakage can be stored in the control unit 40 and transferred to a readout unit when requested to transfer data, for example, through an optical modem.

[062] Em outra modalidade, um sinal de alarme pode ser transmitido uma vez que o rompimento por água em um elemento oco é detectado. O sinal de alarme pode ser transferido por cabo, enlace acústico ou pelo próprio SMS Satellite TM do requerente, que é projetado para transferir dados de sensores submarinos autônomos de volta à costa por meio de comunicação via satélite. Conforme mencionado, a presente invenção apresenta uma solução aprimorada e versátil para detectar e alertar se um elemento oco foi preenchido com água. A solução é adequada para ser adaptada e para monitoramento de longo prazo.[062] In another embodiment, an alarm signal can be transmitted once water breakage in a hollow element is detected. The alarm signal can be transferred by cable, acoustic link or by the applicant's own SMS Satellite TM, which is designed to transfer data from autonomous subsea sensors back to shore via satellite communication. As mentioned, the present invention presents an improved and versatile solution for detecting and alerting if a hollow element has been filled with water. The solution is suitable for adaptation and for long-term monitoring.

Claims (19)

REIVINDICAÇÕES 1. Sistema sensor (10) para detectar se água ou ar está presente em um elemento oco, que compreende uma primeira montagem de sensor acústico montada em um primeiro alojamento (20) colocado em um lado do elemento oco, uma segunda montagem de sensor acústico montada em um segundo alojamento (30) colocado no lado oposto do elemento oco em relação ao primeiro compartimento (20), uma unidade de controle (40) conectada à primeira e/ou segunda montagens de sensores e onde a primeira e segunda montagens de sensores e a unidade de controle (40) são fornecidas com alimentação de energia,caracterizado pelo fato de cada uma das primeira e segunda montagens de sensores compreender um conjunto de sondas (60) conectadas à eletrônica para transmitir e receber sinais, e onde os alojamentos (20, 30) compreendem meios de fixação para conectar os alojamentos (20, 30) e, assim, as sondas (60), ao elemento oco , e onde - a unidade de controle (40) compreende um microcontrolador, software para controlar e coordenar a transmissão e recepção de sinais entre as ditas sondas (60) e meios para gravar e registrar dados gerados pelas montagens de sensores.1. Sensor system (10) for detecting whether water or air is present in a hollow element, comprising a first acoustic sensor assembly mounted in a first housing (20) placed on one side of the hollow element, a second acoustic sensor assembly mounted in a second housing (30) placed on the opposite side of the hollow element from the first compartment (20), a control unit (40) connected to the first and/or second sensor assemblies and where the first and second sensor assemblies and the control unit (40) are provided with power supply, characterized in that each of the first and second sensor assemblies comprises a set of probes (60) connected to the electronics to transmit and receive signals, and where the housings ( 20, 30) comprise fastening means for connecting the housings (20, 30) and thus the probes (60) to the hollow element, and where - the control unit (40) comprises a microcontroller, software to control and control. ordering the transmission and reception of signals between said probes (60) and means for recording and recording data generated by the sensor assemblies. 2. Sistema sensor (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a unidade de controle (40) ser fornecida como uma unidade externa separada do primeiro e do segundo alojamento (20, 30).2. Sensor system (10), according to claim 1, characterized in that the control unit (40) is provided as an external unit separate from the first and second housing (20, 30). 3. Sistema sensor (10), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a unidade de controle (40) ser conectada sem fio à primeira e/ou segunda montagens de sensores para permitir comunicação.3. Sensor system (10) according to claim 1 or 2, characterized in that the control unit (40) is wirelessly connected to the first and/or second sensor assemblies to allow communication. 4. Sistema sensor (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a unidade de controle (40) estar integrada na primeira e/ou segunda montagens de sensores.4. Sensor system (10), according to claim 1, characterized in that the control unit (40) is integrated in the first and/or second sensor assemblies. 5. Sistema sensor (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de o primeiro e segundo alojamentos (20, 30) serem estanques à água e à pressão.5. Sensor system (10), according to any one of the preceding claims, characterized in that the first and second housings (20, 30) are watertight and pressure-tight. 6. Sistema sensor (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de o primeiro e segundo alojamentos (20, 30) compreenderem uma alça (70).6. Sensor system (10), according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the first and second housings (20, 30) comprise a handle (70). 7. Sistema sensor (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de a base do alojamento compreender ímãs (50) usados como meio de fixação.7. Sensor system (10), according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the housing base comprises magnets (50) used as a means of fixation. 8. Sistema sensor (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de a primeira e segunda montagens de sensores compreenderem, cada uma, três sondas acústicas (60) que fornecem um suporte mecânico estável.8. Sensor system (10), according to any one of the preceding claims, characterized in that the first and second sensor assemblies each comprise three acoustic probes (60) that provide stable mechanical support. 9. Sistema sensor (10), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de cada sonda (60) ser inclinada para a transferência de energia acústica em direções ligeiramente diferentes.9. Sensor system (10), according to claim 8, characterized in that each probe (60) is inclined to transfer acoustic energy in slightly different directions. 10. Sistema sensor (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de cada sonda (60) ser fornecida com um material que proporciona um acoplamento acústico ideal entre uma sonda (60) e o elemento oco.10. Sensor system (10), according to any one of claims 1 to 9, characterized in that each probe (60) is provided with a material that provides an ideal acoustic coupling between a probe (60) and the hollow element. 11. Sistema sensor (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de a primeira e segunda montagens de sensores acústicos compreenderem transdutores de ultrassom piezelétricos de 1 MHz.11. Sensor system (10), according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the first and second assemblies of acoustic sensors comprise 1 MHz piezoelectric ultrasound transducers. 12. Sistema sensor (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de a unidade de controle (40) estar ainda conectada a um transmissor para transmitir sinais para outro local.12. Sensor system (10), according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the control unit (40) is further connected to a transmitter to transmit signals to another location. 13. Sistema sensor (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de o elemento oco ser um tubo (15).13. Sensor system (10), according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the hollow element is a tube (15). 14. Método para detectar se água ou ar está presente em um elemento oco, fornecendo uma primeira montagem de sensores que é montada em um primeiro compartimento (20) e colocando-a em um lado do elemento oco, fornecendo uma segunda montagem de sensores que é montada em um segundo compartimento (30) e colocando-a no lado oposto do elemento oco em relação ao primeiro compartimento (20), fornecendo uma unidade de controle (40) e conectando-a à primeira e/ou segunda montagens de sensores e fornecendo alimentação de energia para a primeira e segunda montagens de sensores e a unidade de controle (40), caracterizado pelo fato de - fornecer um conjunto de sondas (60), conectadas à eletrônica para transmitir e receber sinais, nas primeira e segunda montagens de sensores, e conectar os alojamentos (20, 30) e, assim, as sondas (60) ao elemento oco por meios de fixação compreendidos no primeiro e segundo alojamentos (20, 30); - controlar e coordenar a transmissão e recepção de sinais entre as ditas sondas (60) por meio da unidade de controle (40) e gravar e registrar dados gerados pelas montagens de sensores.14. Method for detecting whether water or air is present in a hollow element, providing a first sensor assembly that is mounted in a first compartment (20) and placing it on one side of the hollow element, providing a second sensor assembly that is mounted in a second compartment (30) and placing it on the opposite side of the hollow element from the first compartment (20), providing a control unit (40) and connecting it to the first and/or second sensor assemblies and providing power supply for the first and second sensor assemblies and the control unit (40), characterized in that - it provides a set of probes (60), connected to electronics to transmit and receive signals, in the first and second assemblies of sensors, and connecting the housings (20, 30) and thus the probes (60) to the hollow element by fixing means comprised in the first and second housings (20, 30); - control and coordinate the transmission and reception of signals between said probes (60) by means of the control unit (40) and record and record data generated by the sensor assemblies. 15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de transmitir sinais acústicos de cada sonda (60) na primeira montagem de sensores e, para sinais transmitidos de cada sonda (60) na primeira montagem de sensores, receber e registrar sucessivamente dados de cada sonda (60) compreendidos na segunda montagem de sensores.15. Method according to claim 14, characterized in that it transmits acoustic signals from each probe (60) in the first sensor assembly and, for signals transmitted from each probe (60) in the first sensor assembly, successively receive and record data from each probe (60) comprised in the second sensor assembly. 16. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de ainda compreender transmitir sinais acústicos de cada sonda (60) na segunda montagem de sensores e, para sinais transmitidos de cada sonda (60) na segunda montagem de sensores, receber e registrar sucessivamente dados de cada sonda (60) compreendidos na primeira montagem de sensores.16. Method according to claim 14, characterized in that it further comprises transmitting acoustic signals from each probe (60) in the second sensor assembly and, for signals transmitted from each probe (60) in the second sensor assembly, receiving and successively record data from each probe (60) included in the first sensor assembly. 17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 16, caracterizado pelo fato de os sinais acústicos transmitidos serem pulsos "chirp".17. Method according to any one of claims 14 to 16, characterized in that the transmitted acoustic signals are "chirp" pulses. 18. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 16, caracterizado pelo fato de realizar análise estatística em dados registrados para melhorar os resultados de detecção de água ou ar.18. Method according to any one of claims 14 to 16, characterized in that it performs statistical analysis on recorded data to improve the detection results of water or air. 19. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 16, caracterizado pelo fato de transmitir um sinal de alarme se água for detectada.19. Method according to any one of claims 14 to 16, characterized in that it transmits an alarm signal if water is detected.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2850238A1 (en) * 1978-11-20 1980-05-22 Schloemann Siemag Ag CONTROL COLUMN FOR DETECTING LEVELS IN PRESSURE LIQUID TANKS OF PRESSURE STORAGE SYSTEMS
GB2094977B (en) * 1981-03-06 1984-08-08 British Gas Corp Detecting flooding of a structure
DE19643956A1 (en) 1996-10-31 1998-05-07 Sonotec Dr Zur Horst Meyer & M Ultrasonic fluid level sensor for fluid in container
EP2327967A1 (en) * 2009-11-23 2011-06-01 BAE Systems PLC Liquid level sensor
BR112013004991A2 (en) * 2010-09-03 2016-05-31 Los Alamos Nat Security Llc method for noninvasively determining the composition of a multiphase fluid
US10551238B2 (en) 2010-11-18 2020-02-04 Illinois Tool Works Inc. Ultrasonic level sensor for aerated fluids
GB2521287A (en) * 2012-07-25 2015-06-17 Schlumberger Holdings Non-invasive acoustic monitoring of subsea containers
GB201405713D0 (en) 2014-03-31 2014-05-14 Flow Technologies Ltd M Fluid sensor
US10324075B2 (en) * 2014-04-04 2019-06-18 Nectar, Inc. Transmitter and receiver configuration for detecting content level
NO20162030A1 (en) * 2016-12-21 2018-06-22 4Subsea As Strain sensor

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